超超临界循环流化床锅炉炉型及关键技术研究-第2页-北极星火力发电网

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2.3上锅超超临界CFB锅炉炉型方案

上锅炉型采用单炉膛、单布风板、4个汽冷分离器M型布置，外置式换热器(可选)方案(详见图5)。炉内布置二次上升水冷屏、高过和高再。尾部采用双烟道，布置有低过、低再和省煤器(详见图6)。此方案系统较为简单，但炉膛尺寸较大，炉内流场还需进一步研究。此外，上锅还开发了单炉膛、单布风板、六个汽冷式分离器H型布置方案。

3、超超临界CFB锅炉关键技术研究

在我国已掌握的超临界CFB锅炉设计制造技术和经验的基础上，开发高效超超临界CFB锅炉的技术难度及技术风险较小，但由于蒸汽参数的提升，尤其是过热器出口压力和再热蒸汽温度的升高带来的一些新的技术问题需进一步攻关，主要是高温受热面安全性、水动力安全性、低负荷下再热蒸汽温度及低成本实现超低排放技术等。

3.1高温受热面安全性

再热器出口汽温由常规的603℃提高到623℃，高再出口集箱、管道、受热面的壁温有较大提升，现有锅炉受热面材料裕量被大幅压缩。因此材料的安全性是首先需要解决的问题。目前高效超超临界煤粉锅炉高温再热器受热面材料广泛采用SUPER304和HR3C，运行经验表明，高温再热器采用上述材料是安全的。煤粉锅炉高温过热器和高温再热器结构是单根管弯管，可以采用管子壁厚不同，受热管短路等方法，降低偏差管的吸热。而CFB锅炉炉膛内过热器和再热器是屏式(膜式壁)结构，无法采用煤粉炉降低偏差管吸热的方法。由于炉内复杂的传热传质引起的热偏差，高温再热器出口温度可能接近材料的最高许用温度，因此高温再热器材料的安全性问题需要重点考虑。通过在600MW超临界CFB锅炉热偏差控制技术基础上，对各级受热面工质焓增的选取、受热面级数的设置及其他手段，有效减少末级受热面热偏差。

3.2水冷壁水动力安全性

CFB锅炉水冷壁采用低质量流速水动力技术，较600MW超临界CFB锅炉而言，660MW高效超超临界CFB锅炉的主蒸汽流量基本相同，蒸汽压力、汽温参数更高。三大锅炉厂分别利用不同的计算程序软件，进行了BMCR工况下水冷壁平均质量流率的计算(详见表3)。高效超超临界CFB锅炉水冷壁采用低质量流速水动力技术，水动力特性总体趋势跟白马600MW超临界CFB锅炉的实测数据基本吻合，符合正流量响应的特点，出口工质温度偏差、壁温偏差、动态稳定性在安全范围内，水动力安全可靠。

3.3低负荷再热蒸汽温度

CFB锅炉低负荷运行时炉膛上部温度较低，循环灰量减少，因此，无论将高温再热器布置在炉膛上部还是布置在外置式换热器内，在低负荷时保证再热蒸汽温度达到623℃需要进一步研究优化热力系统设计，提高低负荷机组的热效率。锅炉制造厂提出了通过详细的热力计算和细化的布置方案，可保证高效超超临界CFB锅炉在低负荷下再热蒸汽温度仍然达到额定值。东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂均提出采用设置外置式换热器方案，在充分解决外置式换热器热偏差问题的基础上，通过外置式换热器回料来调节床温。另外，哈尔滨锅炉厂将末级再热器布置在外置式换热器内，并通过优化外置式换热器受热面的布置来保证再热汽温。

3.4低成本实现超低排放技术

目前CFB锅炉单纯依靠其自身污染物控制特性难以满足国家超低排放要求，其环保优势在逐渐削弱，但如果将煤粉锅炉超低排放技术在CFB锅炉上进行移植，能实现超低排放，但成本较高，且丢弃了CFB锅炉固有的优点。在NOX超低排放技术方面，通过床温控制、合理的配风等技术，进一步创造炉内还原气氛、优化炉内流场和温度场、提高床层质量、优化二次风设计等技术，实现进一步高效分级燃烧和还原脱氮，挖掘炉内脱氮潜力，炉内将有望直接实现NOx超低排放。关于SO2深度脱除可以通过床温控制、脱硫石灰石粒径控制、脱硫反应时间控制等技术，并开发新型高效旋风分离器、返料系统、布风装置、给煤及石灰石制备及加入系统等辅助设备，实现在较低的Ca/S下炉内脱硫达到较高的效率。因此在超超临界CFB锅炉上创新研究基于源头生成控制和炉内高效脱除的超低排放技术，实现NOx和SO2深度协同脱除，充分挖掘CFB锅炉污染物低成本控制优势，力争炉内NOx和SO2全部实现超低排放，炉外不设或仅设置简易脱硫脱硝装置作为热备用。

综上，研发高效超超临界CFB锅炉没有颠覆性的技术难题，理论上是完全可行的，随着研发工作的进一步深入，上述关键性技术问题将逐步攻关。

4、结论

(1)在我国目前的能源结构下，发展超超临界CFB发电技术是进一步提高机组效率、降低能耗的必由之路，也是低热值燃料清洁高效利用的有效途径，对于继续保持我国CFB发电技术的领先地位具有重要意义。

(2)国内外各科研机构和锅炉制造商提出的超超临界CFB锅炉方案技术上都是可行的，在国家最新的节能减排的政策下，超超临界CFB发电技术要规模化发展，必须开发低成本的超低排放技术，并且在能耗方面接近或达到同等容量煤粉锅炉机组的能耗水平。

(3)高效超超临界CFB发电技术已列入国家“十三五”规划和“中国制造2025”，发展该技术面临的诸如高温受热面安全性和水动力安全性等关键性问题，均可通过技术开发进一步攻克，并将在“十三五”期间成功示范。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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